Introduction à l'Acoustique 2021-2022

Introduction à l'Acoustique

• Le sujet est l'acoustique, enseigné par Éric Ortolla, 2021-2022.
• Le cours couvre les aspects physiques du son, y compris les différents types de son (pur, complexe, bruit).

Plan du Cours

• Aspects physiques : Les caractéristiques fondamentales du son.
• Son pur/son complexe/bruit : Différenciation entre les sons purs et les sons complexes (bruit), expliquant les vibrations mécaniques.
• Analyse spectrale : Décomposition du son pour identifier ses composantes fréquentielles.
• Niveau de pression/intensité : Mesure des propriétés physiques du son.
• Niveau continu équivalent/niveau d'exposition sonore quotidien : Des outils de mesure pour évaluer le bruit sur une période de temps.
• Réglementation: Lois et règlements pertinents concernant le bruit.

Aspects Physiques

• Définition du son (AFNOR): Une vibration acoustique capable d'éveiller une sensation auditive.
• Processus du son : Emission, Propagation, Réception.
• Émetteurs: Sources de vibrations mécaniques. Les sources du son
• Récepteurs: Transforment la vibration mécanique en signal électrique. L'oreille est un récepteur essentiel.

Aspects physiques: Emission, Propagation, Réception

• Les récepteurs transforment la vibration mécanique en signal électrique puis en influx nerveux.
• L'oreille est formée de parties osseuse, pavillon, conduit auditif, tympan, chaîne des osselets (enclume, marteau, étrier), nerf auditif, cochlée et trompe d'eustache.
• L'oreille externe, moyenne et interne jouent des rôles différents dans la réception du son.
• Le son se propage dans les milieux solides, liquides et gazeux.

Milieux de propagation

• Le son ne se propage que dans les milieux matériels. 
• Le son se traduit par la mise en vibration des molécules qui se transmettent la vibration.
• Le son ne nécessite aucun déplacement global de matière pour se propager ; il se propage par des vibrations.

Pression acoustique

• La pression acoustique est représentée par p(t).
• Sans son : p(t) = P_atm
• Avec du son : p(t) = P_atm + p(t)
• Ordre de grandeur: P_atm ≈ 10⁵ Pa; p(t) : 20 µPa à 20 Pa
• Étudier le son revient à étudier p(t).
• Valeur de crête (Pc) et valeur efficace (Peff) de p(t).

Célérité

• La célérité d'un son est sa vitesse de propagation.
• Elle dépend des caractéristiques élastiques et de la température du milieu.
• Dans l'air (20°C) : v ≈ 340 m/s.

Ordre de grandeur de la célérité

• Des exemples de célérités dans différents milieux (air, eau, acier, béton, Liège, croûte terrestre) sont présentés.

Différents types de vibrations acoustiques

• Son pur : Une fonction sinusoïdale.

  • Période (T) et fréquence (f) sont liées.
  • Valeur de crête (pc) et valeur efficace (Peff).
  • Différents exemples graphiques de sons purs à 400 Hz, 1000 Hz et 2000 Hz.

• Son complexe : Une fonction périodique du temps, décomposable en une somme de sons purs.

• Bruit : Une fonction non périodique du temps, une somme d'une infinité de sons purs dont les fréquences n'ont aucun lien.

Analyse spectrale du son

• Analyse par bandes d'octaves : Analyse de la répartition de l'énergie sonore en fonction des fréquences. Les bandes n'ont pas toutes la même largeur, l'échelle de fréquence est logarithmique. Filtres normalisés.

• Analyse par bandes tiers d'octaves : Analyse fréquentielle plus précise, divisant les bandes d'octaves en tiers.

Puissance acoustique et intensité acoustique

• Puissance acoustique (W): Mesure de l'énergie sonore émise par seconde. Unité : watt (W).
• Intensité acoustique (I): Mesure de l'énergie sonore passant par unité de surface perpendiculaire à la direction de propagation. Unité : watt par mètre carré (W/m²). Formulaire pour intensité en fonction de la puissance et de la distance à la source.

Niveaux sonores

• Niveau de pression acoustique : Exprime la pression acoustique par rapport à une valeur de référence (20µPa), en décibels (dB).
• Niveau de pression acoustique de crête (Lpc) : Mesure de la pression acoustique maximale sur une période décibels (dB).
• Niveau de pression sonore (Lp): Mesure pour l'évaluation du bruit; ordre de grandeur entre 30 dB et 130 dB; on mesure avec un sonomètre.
• Niveau d'intensité sonore (L): Mesure de l'intensité sonore en décibels (dB). L'intensité sonore est mesurée par rapport à une intensité de seuil d'audibilité (10⁻¹² W/m²).
• Propriétés des niveaux : Les niveaux de pression ou d’intensité sonore ne sont pas additifs.

Pondération A, C et réglementation

• L'oreille humaine ne perçoit pas toutes les fréquences de la même manière.
• Les pondérations A et C permettent de tenir compte de cette différence, en fonction de l'intensité du son.
• Des tables de pondération sont présentées pour faciliter la pondération A et C.

Les indicateurs de risque: chronique (Lex,8h) et aigu (Lpc)

• Définitions.
• Intérêts.
• Valeurs limites des réglementations légales
• Actions à mettre en œuvre en fonction de l'exposition.

Organisation de l'évaluation

• Démarche logique pour évaluer le risque bruit.
• Représentations graphiques détaillent la suite des tests.

Contribution à l'exposition

• Des phases de travail avec leur niveau lié à la durée sont analysés pour une évaluation précise de la contribution du travail bruyant.

Ce quiz aborde les principes de base de l'acoustique, tels que les caractéristiques du son, les distinctions entre son pur et bruit, ainsi que les techniques d'analyse spectrale. Apprenez à mesurer et à évaluer le niveau de pression sonore et les réglementations associées. Un outil essentiel pour comprendre les aspects physiques du son.